546711 A7 ___ B7 五、發明説明（1) 【發明所屬之技術領域】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於爲了將半導體晶圓（以下稱爲晶圓）進 行成膜、擴散 '退火處理等，而用來進行急速加熱•保持 高溫•急速冷卻處理之光照射式加熱裝置之光照射部之構 造；特別是關於用來冷卻燈之冷卻風的流動部分的構造以 及具備該構造的光照射式加熱裝置。 【習知.技術】 在半導體製造工程中的光照射式加熱處理，係在成膜 、擴散、退火處理中，廣泛的範圍內進行。如此，對於光 照射式加熱裝置，關於用來將燈的各部分冷卻至適當溫度 的冷卻構造，本發明的發明人先前所提出的發明，已經揭 示於日本特開2 0 0 0 — 1 1 4 1 9 6號公報中。在此公 報中，揭示出：在使用環狀燈的裝置中，使燈之發光管部 的冷卻風、以及燈之密封部的冷卻風，經由風箱來進行排 氣的構造。 在第5圖表示出在上述公報中所記載的冷卻構造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此圖中，在由石英窗9區隔出來的光照射室1內， 晶圓保持台2上裝載有被照射加熱之晶圓3。照射出含有 紅外線之光的直徑相異的複數環狀燈4，呈同心圓狀地配 置於加熱此晶圓3之光源部中。5係鋁之類的金屬鏡，爲 了有效反射紅外線，在其表面上鍍金。在鏡5的表面設有 同心圓狀的溝、及通過燈4之導入管部8的貫通孔6 ;燈 4的形狀被設計成嵌入溝中。鏡5的溫度會由於燈4來的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546711 A7 B7 五、發明説明（3 光線之照射而變高，故爲了配合鏡5材質或表面鍍金的耐 熱溫度，而設計水冷式等的冷卻構造。 —---------- * % (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述光照射式加熱裝置中，晶圓3之加熱處理係將 晶圓加熱至8 0 0〜1 2 0 0 °C來進行。因此，除了上述 鏡5的冷卻外，將燈4之發光管部7、導入管部8及密封 部1 1等部分，冷卻至適切溫度也是必要的。爲此，採取 以下之冷卻構造。 以板1 0將鏡5的背面加以區隔，形成作爲冷卻風之 通路的風箱1 3 ;且利用蓋1 4將板1 0的背面加以區隔 而設置蓋室1 5。在蓋室1 5上，設有用來冷卻密封部 1 1之冷卻風的吸入口 1 7。又，位於蓋室1 5下部的板 1〇上，設有使燈4的密封部1 1及導入管8的一部份通 過之貫通孔1 6。管4之導入管部8，貫通鏡5及風箱 1 3 ;密封部則延伸至蓋室1 5。 燈4之導入管部8，係保持在蓋室1 5之板1 0中，
»J 並設有用來固定燈4之燈保持構件1 8、連接燈4之 導線1 9及來自燈開燈電源配線之端子台2 3等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 風箱1 3係被夾在鏡5上部及板1 0之間的空洞；風 箱的一邊連接排氣管2 0，排氣管2 0則連接至排氣裝置 (排氣風機）2 1。又，光照射室1設有用來冷卻燈4之 冷卻風吸入口 2 2。 當燈4開燈時，使上述排氣風機2 1啓動，便能使風 箱1 3排風。藉此，空氣便成爲冷卻風由外部被吸入光照 射室1之冷卻風吸入口22內。如第5圖之箭頭所示，冷 -5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；297公釐） 546711 A7 B7 五、發明説明（3) 卻風，從燈4的表面一邊旋入燈4和鏡5之間的空隙內， 一邊冷卻燈4，接著通過貫穿鏡5之導入管部8之貫通孔 6，進入風箱1 3。進入風箱1 3內之冷卻風，被排氣風 機2 1吸引，然後從風箱1 3經過排氣管2 0排放出去。 【發明所欲解決之課題】 在第5圖所示的光照射式加熱裝置中，冷卻風在冷卻 燈之後，其溫度變成1 0 0〜1 5 〇 °C。因此，風箱1 3 的外裝的表面溫度，也對應冷卻風的溫度而變成高溫。關 於上述第5圖所示的裝置，係形成從光照射室、鏡5、風 箱1 3至蓋室1 5的階層構造；風箱1 3的外裝便是裝置 的外裝。因此，相當於風箱1 3部分（第5圖中的斜線部 分）的表面，整個裝置周圍變成高溫。 以半導體製造工程中的裝置爲首，各國、各公司對各 種裝置設有嚴格的安全基準。例如，當表面溫度超過6〇 °C時，爲了使操作裝置的作業者不會直接碰觸，必須設有 多重的防護柵或蓋。因此，高溫部分多的裝置，對應 其高溫部分必須設置防護柵或蓋，則裝置將大型化且成本 增高。 又，近年來，晶圓的直徑越來越大，對於光照射式加 熱裝置，其相對應的燈管數目或是輸入各個燈內的能量也 必須越大。因此，用來冷卻燈的冷卻風的風量，也必須增 多。例如，當對應2 0 0〜3 〇 0 m m 0晶圓的情況，光 照射式加熱裝置需要1 〇〜2 0 m 3 /分的燈冷卻風。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------- -> (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546711 A7 B7 五、發明説明（4) 又，半導體製造裝置係設置於被嚴格控制溫度、溼度 、塵埃量的潔淨室內。一旦運轉裝置，作爲燈冷卻風，係 將上述被嚴格控制的潔淨空氣作爲冷卻風，而由於大量消 費潔淨空氣，將造成製造成本升高。因此，在半導體製造 工廠中，裝置的冷卻用方式，希望採用將排氣冷卻後，再 度作爲冷卻風使用之循環冷卻方式。 爲了採用循環冷卻方式，必須作成可以進行集中吸氣 和集中排氣的裝置構造。但是，第5圖所示的習知裝置， 並不是集中吸氣，而是由光照射室的周圍吸入冷卻風，所 以難以採用循環冷卻方式。 本發明係爲了解決上述課題而發明出來，其目的爲提 供一種光照射式加熱裝置之光照射部之構造及光照射式加 熱裝置，可以使：爲了讓冷卻燈之後而變成高溫的冷卻風 通過，其外裝表面之溫度變高的部分，盡量不要在裝置表 面；且可以集中吸氣和集中排氣。 【解決課題所用的手段】 爲了解決上述課題，本發明之光照射式加熱裝置之光 照射部，係作成以下的構造。 由以下的構件構成： 鏡，該鏡係設置在燈之發光管部的背後，反射從發光 管部放射出來的光，且具有使燈的導入管部和密封部通過 的貫通孔； 設置在上述鏡的上部，對上述鏡供給冷卻風，具有中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） II-------%-丨 鬢 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
’1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546711 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5) 空部的導管部；以及 設置在上述導管部的上部，具有使上述燈之密封部通 過之貫通孔的板。 上述導管部，從冷卻風吸入口吸入冷卻風，從設置在 光照射室和導管部之間的開口部，將冷卻風供給燈。冷卻 燈之發光管部之後的冷卻風，通過上述鏡的貫通孔，經由 被鏡的背面、導管部的中空部以及板包圍的空間，然後從 設在導管部之排氣口排氣。 關於上述構造，吸入冷卻風的導管部，係包圍住裝置 外周地設置在鏡的背面側；冷卻風經由該導管部，供給至 燈。因此，導管部的外裝表面溫度，與吸入的冷卻風的溫 度相同。 又，冷卻燈之後變成高溫的冷卻風，集中在被上述鏡 的背面和板包圍之導管部的中空部內，然後從排氣導管排 氣。 因此，在裝置表面之變成高溫的部分，僅爲此排氣導 管的部分。若僅此部份變成高溫，則即使設置蓋等，也可 以不會使裝置過度地大型化，能夠避免成本提高。 進而，由於從設置在導管部的冷卻風吸入口吸入冷卻 風，而從設置在排氣導管的排氣口排氣，所以容易構築將 排氣再利用作爲冷卻風使用之循環冷卻系統。 【本發明之實施形態】 第1圖係表示本發明的實施例之光照射式加熱裝置之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 f 546711 A7 B7 五、發明説明（6) 光照射部之構造。再者，此圖爲分解立體圖，在組裝時的 各部分的a、b、c、d、e點爲一致。 在此圖中，與第5圖所示相同的構件，係標上相同的 符號；4爲燈、5爲鏡、1 0爲板；而在鏡5和板1 0之 間，設置具有中空部3 0 a之環狀的導管部3〇。 再者，在第1圖中，爲了容易暸解構成的槪要，全部 省略用來固定各部分的螺絲或是細小的固定構件等。又， 在板1 0的上部，與第5圖所示相同，安裝將電源供應至 燈4的端子台等；進而，雖然有設置蓋而形成蓋室，但是 在此也將其省略表示。又，在第1圖的燈4下方，爲前述 弟5圖所币的光照射室1。 燈4，係具有環狀的發光管部7之鎢絲燈；相對於發 光管部7，導入管部8被垂直地設置，其端部設置連接導 線的密封部1 1。 在鏡5中，設置貫通孔6 ;燈4之密封部1 1以及導 入管部8通過該貫通孔6，將燈4固定在鏡5中。鏡5的 燈側爲鏡面，配合環狀的燈4而形成溝，但在第1圖中予 以省略。又，在第1圖中係將燈的數目省略成2根，但是 ，實際上係對應處理晶圓的尺寸而使用十幾根至幾十根。 導管部3 0，如前所述，係具有所謂的環形的中空部 3 0 a。鏡5係被安裝在導管部3 0的下側。在導管部 3 0中，設置二處冷卻風吸入口 3 0 b，將冷卻風吸入。 在導管部3 0之安裝有鏡5的部分，設置複數個冷卻風吹 出口 30c。又，又，在鏡5中，對應導管部30之上述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -9 546711 A7 B7 五、發明説明（7) 冷卻風之吹出口 3 0 c，設置貫通之冷卻風吹出口 5 a ; 於是用來冷卻燈4等的冷卻風，從導管部3 〇經由上述吹 出口 3 0 c '吹出口 5 a而供給至光照射室1。 板1 0係被安裝在導管部3 〇的上部。藉由此板1 〇 ，導管部3 0的內部，除了冷卻風吸入口 3 0 b和冷卻風 吹出口 3 0 c以外，皆被封閉。燈4的密封部1 1，則貫 通板1 0之貫通孔1 6。 再者，如前所述，在板1 〇上，配置將電源供應給燈 4之端子台、配線、以及用來保持固定燈之密封部的構件 。進而，未圖不的蓋覆蓋在板1〇上，形成蓋室。 導管部3 0的中空部3 0 a，其下側被鏡5的背面封 閉，而其上側則被板1 0的底面封閉，形成密閉空間。但 是，在相當於該中空部3 0 a之2個冷卻風吸入口 3 0 b 之間的位置，有缺口部3 0 d，排氣導管2 0與該缺口部 3〇d連接。 接著，說明在第1圖中冷卻風的流動。 冷卻風，從導管部3 0之2處冷卻風吸入口 3 0 b， 被吸入導管部3 0內部。導管部3 0內部的冷卻風，從複 數個冷卻風吹出口 3 0 c，經由鏡5之冷卻風吹出口 5 a ，吹出至光照射室（鏡面側）內。 吹出後的冷卻風，冷卻燈4的發光管部7，然後沿著 設在鏡面上的溝流動，從鏡5之導入管部8以及貫通密封 部1 1的貫通孔6，被吸入上下由鏡5背面和板1 〇圍起 來的中空部3 0 a內。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .1# 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546711 A7 B7 五、發明説明（8) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 被吸入上述中空部3 0 a內的高溫之冷卻風，從中空 部3 〇 a的缺口部3 〇 d，經由排氣導管2 0，從排氣口 2 0 a被排出裝置外。再者，雖然未加以圖示出來，排氣 風機係經由導管與排氣口 2 0 a連接。 第2圖表示在第1圖所示之上述光照射部之構造中的 冷卻風之流動。第2圖（a )係表示在第1圖中之a部的 剖面圖、第2圖（b )係表示B部的剖面圖。又，在第2 Η中，在1¾ 5的下部，雖然表不出在第1圖中未表示出來 的石英窗9、晶圓3 ;以及表示出在板1 0上部的蓋1 4 、蓋室1 5等；前述圖5所示的保持構件1 8、導線1 9 而十台2 3等，則加以省略表不。 第2圖（a )的A部剖面，主要是表示冷卻風的排氣 通路；又，第2圖（a )的B部剖面，主要是表示冷卻風 的吸入通路。 首先，根據第2圖（a )來說明關於吸入的冷卻風吹 出至光照射室內以及排氣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被吸入第2圖（a )的導管部3 0內的冷卻風，通過 設置在導管部3 0底部的冷卻風吹出口 3 0 c (參照第1 圖）、以及設置在鏡5中的吹出口 5 a，吹出至光照射室 側，來冷卻燈4的發光管部7，然後通過鏡5的貫通孔6 ，被吸入中空部3 0 a內。 在導管部3 0的中空部3 0 a，設置如第1圖所示的 缺口部3 0 d，其下側被鏡5的背面封閉，而其上側則被 板1 0封閉，形成排氣用的通風路。被吸入中空部3 0 a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546711 A 7 ___B7_ 五、發明説明（9) 內的變成高溫的冷卻風，經由此排氣用的通風路，從排氣 導管2 0的排氣口 2 〇 a被排氣。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，冷卻燈4之密封部1 1的冷卻風，與前述第5圖 所示相同，從設在板1 〇上部之蓋1 4的冷卻風吸入口 1 7吸入，然後從貫通板1 〇之密封部的貫通孔1 6，被 吸入中空部3 0 a。再者，當將板1 〇作成水冷式板時， 並不一定要在蓋1 4上設置上述冷卻風吸入口 1 7。 % 接著，根據第2圖（b )來說明關於將冷卻風供應給 光照射室。 在第2圖（b)中，冷卻風從冷卻風吸入口 3 Ob被 吸入導管部3 0內。被吸入導管部3 0內的冷卻風，從冷 卻風吹出口 3 0 c、5 a吹出至光照射室側，來冷卻燈4 。冷卻燈4之後的冷卻風，如在第2圖（a )中所說明， 被吸入中空部3 0 a內，然後從排氣導管2 0之排氣口 2 0 a排出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如以上所述，有冷卻燈4之後而變成高溫的冷卻風在 其內流動的中空部3 0 a，其周圍被吸入溫度低之冷卻風 的導管部3 0所包圍。又，中空部3 0 a的頂面，係隔著 板1 0，設置蓋室1 5，因而蓋室1 5的溫度與室溫大約 相等。.進而，中空部3 0 a的底面，爲被水冷的鏡5。因 此，可以使裝置外周之溫度高的部分減少。 在裝置表面，僅排氣導管2 0的部分變成高溫。但是 ，若僅爲此部份，則即使設置蓋，也不會如習知般地使裝 置大型化，能夠避免成本提高。 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γιο 546711 A7 _ B7 五、發明説明（你 第3圖係在上述裝置中，將從裝置排出的冷卻風，再 利用作爲冷卻風，而安裝上循環冷卻系統的圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第3圖，導管23a、23b分別安裝在導管部 3 0之冷卻風吸入口 3 Ob以及排氣口 2 0 a上。 冷卻燈之後變成高溫的冷卻風，藉由排氣風機2 1從 排氣口 2 0 a被排出至光照射裝置外。從排氣口 2 〇 a排 出之高溫的冷卻風，經由導管2 3 b，被吸入熱交換器 2 4內，在此處被冷卻至室溫左右，然後被送至排氣風機 2 1。從排氣風機2 1排氣的冷卻風，經由導管2 3 a， 被送至冷卻風吸入口 3 0 b，再度作爲冷卻風來使用。 又，如前所述，爲了從蓋室1 5之冷卻風吸入口 1 7 來冷卻密封部1 1，關於被吸入循環冷卻系統內的冷卻風 ，其風量，係經由調節器2 5，從設在排氣風機2 1之出 口側的排氣口 2 6，強制排氣，來調整冷卻風量或風壓。 密封部1 1的冷卻，雖然係使用潔淨空氣，但是由於所需 的風量不大，即使排氣也不會造成成本大幅上升。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，上述板1 0，也可以爲埋入水冷管之水冷式板 。利用作成水冷式板，使接觸高溫的冷卻風之板的溫度下 降，僅而可以降低裝置之外裝表面溫度。又，當將板1 0 作成水冷式板時，不一定需要將潔淨空氣從蓋室1 5之冷 卻風吸入口 1 7吸入。 另一方面，當板1 0不是水冷式時，由於被吸入中空 部3 0 a內之高溫的冷卻風，板1 〇的溫度變高。因此， 爲了使露出裝置表面的高溫部分變少，需要設置蓋1 4。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546711 A7 B7 五、發明説明（众 再者，蓋內部，如上所述，由於用來冷卻密封部1 1的冷 卻風被吸入，所以蓋表面溫度變低。 第4圖係表示第1圖的變化例。在此圖中，與前述第 1圖所示相同的構件，標上相同的符號，與第1圖所示裝 置的相異點，在於：鏡5爲圓板狀，且嵌入導管部3 0之 中空部3〇a中。 因此，在鏡5沒有設置冷卻風吹出口 5 a，從導管部 3 0來的冷卻風，係從設在導管部3 0底面之冷卻風吹出 口 3 0 c，吹出至光照射室側。 其餘以外的構造以及冷卻風的吸入、排氣，與第1圖 所示者相同，與第1圖所示同樣地，除了排氣導管2 0的 部分，可以將裝置表面的溫度控制在低溫狀態。 【發明之效果】 如以上所述，本發明可以得到以下的效果。 關於光照射式加熱裝置之光照射部構造，由於 將吸入冷卻風之導管部，設置成：冷卻燈之後而變成 高溫的冷卻風流入的風箱，被其所包圍；所以，可以減少 裝置外周之溫度高的部分。因此，能夠提高裝置的安全性 、避免裝置大型化、成本提高。 (2 )由於構成從冷卻風吸入口吸入冷卻風，而從排 氣口排氣，所以容易構築循環冷卻系統。因此，能夠不用 大量地消耗潔淨空氣便能夠冷卻燈，而能夠降低製造成本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^衣-- - r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14 5467u
五、發明説明（众 【圖面之簡單說明】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係表示本發明的實施例之光照射式加熱裝置之 光照射部之構造的圖。 第2圖係說明在第1圖所示之光照射部中之冷卻風的 流動的圖。 第3圖係表示安裝有循環冷卻系統，將從第1圖所示 之光照射部排出的冷卻風再利用的圖。 第4圖係表示本發明的實施例之光照射部之變化例的 圖。 第5圖係表示習知的冷卻構造的圖。 【符號說明】 1 :光照射室 2 :晶圓保持台 3 :晶圓 4 :燈 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 □ 出 吹孔 風 通 部部 卻貫管管窗 _冷的光入英板 鏡：鏡發導石 ： •·ra··· · ····(〕 5 5 6 7 8 9 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546711 A7 B7 五、發明説明（作 1 1 :密封部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 3 :風箱 1 4 :蓋 1 5 :蓋室 1 6 :板的貫通孔 1 7 ·冷卻風吸入口 2〇：排氣導管 2〇a :排氣口 2 1 :排氣風機 2 3 a、2 3 b :導管 2 4 :熱交換器 2 5 :調節器 3 0 :導管部 3 0 a :中空部 30b:冷卻風吸入口 3 0 c :冷卻風吹出口 3 0 d :缺口部 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）